DE2062873C3 - Servomotor zum Betätigen eines Reibungsschaltmittels eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Servomotor zum Betätigen eines Reibungsschaltmittels eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, mit einem in einem Zylinder entgegen einer gehäusefest abgestützten Feder verschiebbaren Hauptkolben und einem in einer Bohrung des Hauptkolbens verschiebbaren Hilfskolben, der mit einem Betätigungsgestänge für das Reibungsschaltmittel verbindbar ist

Gegenstand eines älteren Patents ist eic Servomotor dieser Bauart (DE-Patent 15 76 093), bei dem der Hilfskolben relativ zum Betätigungsgestänge axial verschiebbar ist und sich am Betätigungsgestänge mittels einer Feder so abstützt daß er erst nach einer gewissen Verschiebung am Betätigungsgestänge anliegt. Die Bohrung des Hauptkolbens, in der der Hilfskolben angeordnet ist ist beidseitig offen, so daß der Hilfskolben zur Arbeitskammer des Hauptkolbens hin offen ist und mit Steuerdruckmittel gleichen Druckes wie der Hauptkolben beaufschlagt wird. Die Federn, mit denen der Hauptkolben einerseits und der Hilfskolben andererseits vorgespannt werden, haben eine unterschiedliche Federcharakteristik, so daß die Kolben in vorgegebener Reihenfolge nacheinander verschoben werden. Hierdurch ergibt sich ein allmählieher Anstieg der Einrückkraft, wobei der Anstieg der Einrückkraft entsprechend der gerade beanspruchten Feder abschnittsweise unterschiedlich ist. Auf diese Weise soll ein weiches Schalten sichergestellt werden.

Ein solcher Servomotor kann beispielsweise zum Betätigen einer Bandbremse eingesetzt werden, die bei einem dreigängigen Wechselgetriebe zum Herunterschalten vom dritten in den zweiten Gang eingerückt werden muß, während gleichzeitig ein zweites Reibungsschaltmittel ausgerückt werden muß. Es ist sehr schwierig, mit dem beschriebenen Servomotor einen nahtlosen Übergang vom dritten in den zweiten Gang zu erzielen, da auf Grund von Fertigungstoleranzen und anderen Imponderabilien eine exakte Synchronisierung des Einrück- und Ausrückvorgangs praktisch nicht möglich ist und daher die vom Servomotor erzeugte Einrückkraft wegen des ansteigenden Kurvenverlaufs im entscheidenden Augenblick entweder zu groß oder zu klein ist Auch hat der beschriebene Servomotor den Nachteil, daß bei einer Beaufschlagung des Servomotors mit Steuerdruckmittel zunächst die dem Hilfskolben zugeordnete Feder zusammengedrückt werden muß, ehe der Hilfskolben mit dem Betätigungsgestänge zusammenwirkt so daß das Einrücken verzögert wird.

Es ist ferner ein Servomotor (US-PS 30 00 230) zum Einrücken einer Bandbremse bekannt bei dem die Einrückkraft ebenfalls allmählich zunimmt In diesem Fall ist jedoch kein Hilfskolben, sondern nur ein HabDtkolben vorgesehen, der sich über eine kleine Feder am Betätigungsgestänge abstützt und seinerseits durch eine gehäusefest abgestützte Feder entgegen der Beaufschlagungsrichtung vorgespannt ist Bei einer Druckbeaufschiagung des Kolbens werden die Federn nacheinander zusammengedrückt wodurch ebenfalls eine allmähliche Erhöhung der Bremskraft erzielt wird. Dieser Servomotor besitzt die gleichen Nachteile, die in Verbindung mit dem Servomotor des älteren Patents erläutert wurdffn, da einerseits zunächst die kleine Feder zusammengedrückt werden muß, ehe der Kolben am Betätigungsgestänge angreift und andererseits eine Synchronisation mit der Betätigung einem weiteren Reibungsschaltmittel Schwierigkeiten bereitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servomotor zum Betätigen eines Reibungsschaltmittels der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der möglichst rasch anspricht und im Anfangsstadium des Einrückvorgangs eine im wesentlichen konstante Kraft die kleiner ist als die im Endstadium aufgebrachte Einrückkraft ausübt

Diese Aufgabe wird bei einem Servomotor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Verbindung zwischen dem Hilfskolben und dein Betätigungsgestänge eine starre Verbindung ist daß zwischen einem geschlossenen Ende des Hauptkolbens und der zugehörigen Stirnfläche des Hilfskolben eine Arbeitskammer zur Druckmittelbeaufschlagung des Hilfskolben vorgesehen ist die über eine in der Wand des * Hauptkolbens gebildete Querbohrung mit der Arbeitskammer des Hauptkolbens verbunden ist, und daß der Hilfskolben in beiden Bewegungsrichtungen in Anlage mit dem Hauptkolben bewegbar ist.

Bei dem Servomotor nach der Erfindung werden der Hilfskolben und der Hauptkolben in der Ruhestellung durch den Druck des Steuerdruckmittels in der Arbeitskammer zwischen dem geschlossenen Ende des Hauptkolbens und der zugehörigen Stirnfläche des Hilfskolben auseinandergedrückt so daß der Hauptkolben in Einrückrichtung um einen vorgegebenen Betrag verschiebbar ist ehe er sich an den Hilfskolben und damit an das Betätigungsgestänge anlegt Aufgrund der Strömungsverbindung zwischen den beiden Arbeitskammern sowie der starren Verbindung zwischen dem Hilfskolben und dem Betätigungsgestänge werden der Hauptkolben, der Hilfskolben und das Betätigungsgestänge bei Beaufschlagung des Servomotors zunächst gemeinsam bewegt, bis das Reibungsschaltmittel angesprochen hat. Dies geschieht sehr rasch, da das Betätigungsgestänge über den Hilfskolben sofort in Bewegung versetzt wird. Nach Ansprechen des Reibungsschaltmittels bewegt sich der Hauptkolben

entgegen der Vorspannkraft seiner Feder allein weiter, während das Betätigungsgestänge und der damit verbundene Hilfskolben in ihrer Einrückstellung verharren. Während dieser Zeit wird auf das Reibungsschaltmittel eine im wesentlichen konstante Kraft ausgeübt, S die lediglich von dem auf den Hilfskolben einwirkenden Druck des Steuerdruckmittels herrührt Erst wenn der Hauptkolben den »Freigang« zwischen dem Haupt- und dem Hilfskolben überwunden hat und sich formschlüssig an den Hilfskolben anlegt, wird auf das Betätigungsgestange άϊζ gesamte, vom Druck des Steuerdruckmittels auf den Hauptkolben ausgeübte Kraft übertragen. Da somit während einer Obergangszeit auf das Betätigungsgestänge eine im wesentlichen konstante Kraft ausgeübt wird, die kleiner ist als die Maximalkraft, ist ein nahtloser Obergang beim Gangwechsel trotz etwaiger (Jngenauigkeiten in der Synchronisierung zweier gleichzeitig zu betätigender Reibungsschaltmittel möglich.

Es ist zwar bereits ein Servomotor (Ub-PS 29 66 888) zum Betätigen eines Reibungsschaltmittels eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes bekannt, bei dem ein Hilfskolben in einem Hauptkolben begrenzt axial verschiebbar ist und der Hilfskolben mit einem Betätigungsgestänge starr verbunden ist In diesem Fall wird jedoch die Kraft vom Hauptkolben auf den Hilfskolben mittels einer Druckfeder übertragen, so daß eine konstante Druckbeaufschlagung des Betätigungsgestänges in einem Übergangsbereich nicht möglich ist

Anhand der einzigen Figur der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Servomotors nach der Erfindung näher erläutert

Der in der Zeichnung dargestellte Servomotor weist einen Hauptkolben 58/7 auf, der in einem Zylinder entgegen der Vorspannkraft von Federn 58c/verschiebbar gelagert ist Der Zylinder wird vom Hauptkolben 58/7 in eine Arbeitskammer 58a und eine Entlüftungskammer 586 unterteilt Innerhalb einer zylindrischen Bohrung 58m des Hauptkolbens 58/7 ist ein Hilfskolben 58Ar verschiebbar gelagert Eine Feder 58p liegt an einem Anschlagring 58c; an und spannt den Hilfskolben in Richtung auf das geschlossene Ende der Bohrung 58m vor. Der Anschlagring 58c/ wird durch die Feder 58p gegen einen Stützring 58s gedrückt. Die Steuerdruckmittelzufuhr zu der vom geschlossenen Ende der Bohrung 58m und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Hilfskolbens 58Ar gebildeten Arbeitskammer erfolgt durch eine Querbohrung 58ί in der Seitenwand des Hauptkolbens 58/?. Der Hilfskolben 58Ar ist am einen Ende eines als Stellstange ausgebildeten Betätigungsge- so stänges58/befestigt

Der Servomotor dient zum Einrücken einer Bandbremse in einem dreigängigen Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge. Die Bandbremse dient zum Abbremsen eines Sonnenrades eines nicht gezeigten Planetenräder- SS satzes, das über eine gleichfalls nicht gezeigte Eingangskupplung mit der Antriebswelle des Wechselgetriebes verbindbar ist Im zweiten Gang ist die Bandbremse eingerückt, was durch Beaufschlagung der Arbeitskammer 58a mit Steuerdruckmittel und Entlastung der Entlüftungskammer SSb erzielt wird. Gleichzeitig ist die Eingangskupplung gelöst, so daß das Sonnenrad festgehalten wird. Im dritten Gang ist die Bandbremse ausgerückt was durch Beaufschlagung der wird. Gleichzeitig ist die Eingangskupplung eingenickt so daß das Sonnenrad unmittelbar von der Antriebswelle angetrieben wird.

Die beschriebene Ausbildung des Servomotors mit Haupt- und Hilfskolben ist besonders vorteilhaft zum Herunterschalten vom dritten in den zweiten Gang während eines Kick-down-Schaltvorganges, was im folgenden näher erläutert wird.

Der Kick-down-Schaltvorgang vom dritten zum zweiten Gang wird durch Niedertreten des nicht dargestellten Fahrpedals eingeleitet Während des Kick-down-Schaltvorganges sind die Arbeits- und die Entlüftungskammern 58a und 5Sb zunächst mit Steuerdruckmittel mit Hauptdruck beaufschlagt Dabei bewegen die Federn 5Sd den Hauptkolben 58/7 in die in der Zeichnung gezeigte Stellung. Das in der Arbeitskammer zwischen dem Hilfskolben 58A; und dem geschlossenen Ende der Bohrung 58m befindliche Steuerdruckmittel weist ebenfalls Hauptdruck auf. Die durch das Steuerdruckmittel auf den Hilfskolben 58Ar ausgeübte resultierende Kraft ist gleich dem Hauptdruck multipliziert mit der Querschnittsfläche der Stellstange des Betätigungsgestänges 58/, und diese Kraft ist größer als die durch die Feder 58p ausgeübte Vorspannung, so daß der Hilfskolben 58A: gegen den Anschlagring 58c/ gedrückt wird. Die Stellstange des Betätigungsgestänges 58/ übt in dieser Stellung keinen Druck auf das Bremsband aus.

Bei Niederdrücken des Fahrpedals und einer hierdurch bedingten Umsteuerung eines nicht gezeigten Umschaltventils wird die Entlüftungskammer 586 entlastet Der Hauptdruck des Steuerdruckmittels in der Arbeitskammer 58a bewirkt, daß der Hauptkolben 58/7, der Hilfskolben 58A:und die Stellstange des Betätigungsgestänges 58/ als eine Einheit in die Einrückstellung verschoben werden. Nach einer kurzen Bewegung wird die Stellstange an einer weiteren Bewegung gehindert, da sich das Band der Bandbremse an die Bremstrommel angelegt hat Der Hauptkolben 58/7 verschiebt sich unter dem Einfluß des innerhalb der Arbeitskammer 58a herrschenden Hauptdruckes des Steuerdruckmittels noch weiter, wobei das Steuerdruckmittel innerhalb der Arbeitskammer zwischen dem Hilfskolben 58Ar und dem Ende der Bohrung 58/77 durch die Querbohrung 58ί in die Arbeitskammer 58a gedruckt wird, da dieser Raum verkleinert wird, wenn der Hilfskolben 58Ar seine Lage nicht mehr ändert und der Hauptkolben 58/7 sich weiter verschiebt.

Während der weiteren Verschiebung des Hauptkolbens 58/7 nach Aufhören der Bewegung des Hilfskolbens 58Ar wird durch den Hauptdruck des Steuerdruckmittels zwischen dem Hilfskolben 58Ar und dem Ende der Bohrung 58m eine kontrollierte Kraft auf das Bremsband ausgeübt. Gleichzeitig ist die Eingangskupplung durch nicht gezeigte Steuerdruckmittel mit mittlerem Druck beaufschlagt. Somit erhält man eine kontrollierte Überlappung zwischen dem Anlegen des Bremsbandes und dem Ausrücken der Eingangskupplung, wodurch die Toleranz der Schaltung des Getriebes gegenüber Einstellfehlern des Bremsbandes und anderen Imponderabilien wesentlich verbessert wird, da die Anforderungen an eine kritische zeitliche Abstimmung und Einstellung der Betätigung von Eingangskupplung und Bandbremse geringer sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Servomotor zum Betätigen eines Reibungsschaltmittels eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, mit einem in einem Zylinder entgegen einer gehäusefest abgestützten Feder verschiebbaren Hauptkolben und einem in einer Bohrung des Hauptkolbens verschiebbaren Hilfskolben, der mit einem Betätigungsgestänge für das Reibungsschalt- '° mittel verbindbar ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Hilfskolben (58k) und dem Betätigungsgestänge (581) eine starre Verbindung ist daß zwischen einem geschlossenen Ende des Hauptkolbens (5Άπ) und der zugehörigen >5 Stirnfläche des Hilfskolben (58ArJ eine Arbeitskammer zur DruckmittelbeauFschiagung des Hilfskolben vorgesehen ist die über eine in der Wand des Hauptkolbens (58n)gebildete Querbohrung (58i) mit der Arbeitskammer des Hauptkolbens verbunden *> ist und daß der Hilfskolben (58JtJ in beiden Bewegungsrichtungen in Anlage mit dem Hauptkolben (58/fJbewegbar ist

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Hilfskolben (58n) durch Vorspann- ²S mittel, wie eine am Hauptkolben abgestützte Feder (58pJ entgegen der Einrückrichtung vorgespannt ist